基于云计算的糖尿病受体与药物的分子动力学模拟

针对传统生物医药学实验在进行糖尿病药物设计时的周期长、计算资源分散等问题,提出了采用高性能计算云的方式,将计算作为一种服务提供给用户,为开展分子动力学模拟等计算密集型任务提供可靠的解决方案。首先,利用分子可视化软件(VMD)构建两种人类胰高血糖素样肽-1受体蛋白(GLP-1R)分子体系;其次,以阿里云云计算平台为依托,采用分子动力学模拟计算软件(NAMD)对两种分子进行模拟计算,通过结果数据中的一系列相关性能指标对当下主流的同构、异构架构云主机的扩展瓶颈进行分析比较;最后,可视化两种分子的运动过程。理论分析和模拟计算的结果表明,异构计算优势较为明显,有20余倍的加速;但由于CPU与GPU、GPU之间的通信开销和负载不均衡等原因,使其扩展受到限制。实验观察到了GLP-1R受体和配体相互结合时精细动态相互作用的运动过程。该模拟结果不仅对研究者采用高性能计算云开展大规模分子模拟有一定的借鉴,而且对设计具有靶向性的II型糖尿病药物也有参考价值。